(57)【要約】【課題】バルク超電導体の磁極面の全周に対して浮遊固形物捕捉の磁場空間を形成し、広い空間で浮遊固形物を捕捉する磁気分離装置を提供することを課題とする。【解決手段】被処理水が導入される配管５が導入口４ａに接続された流通槽４と、流通槽４内部を仕切るように設けられた感磁性体からなる円筒状のフィルター８と、該フィルター８の内部に導出口４ｂが開口された配管９とから構成されているフィルターユニット２０を挟んで、真空容器２内に断熱収納されて、冷凍機に接続された冷凍機接続部材２ａ上に載置固定されて超電導温度に冷却され、励磁された状態を保持するバルク超電導体１が同極に着磁され、対向して配置されており、フィルター８がバルク超電導体１と同軸に配置されていることにより、円筒状のフィルター８の全周に高勾配の磁場分布を発生させることを特徴とする磁気分離装置。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中の被分離物質を磁性体粒子を含む凝集剤で磁性を持つ浮遊固形物とし、被処理水の流れの中で、磁力により被処理水から浮遊固形物を分離する磁気分離装置において、
被処理水が流入する非磁性材料からなる流通槽内の被処理水の流れを挟んで同極に着磁された一対のバルク超電導体を対向して配置し、前記対向して配置されたバルク超電導体中心軸と同軸となるように感磁性体からなる円筒或いは円柱状のフィルターを前記流通槽内に設置して前記流通槽内を仕切り、前記フィルターの内外に被処理水の導入口及び導出口を設けたフィルターユニットを構成したことを特徴とする磁気分離装置。
【請求項２】
前記フィルターユニットは、共通の流通槽内に複数個設置されていて、隣接するフィルターユニットのバルク超電導体の対極は、互いに異極であることを特徴とする請求項１記載の磁気分離装置。
【請求項３】
前記流通槽は、複数個が直列に連結されて、それぞれの槽内に設けたフィルターユニットにより、被処理水の浄化を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気分離装置。
【請求項４】
前記フィルターユニットは、対向配置されたバルク超電導体中心軸からこれに垂直な方向に移動してバルク超電導体の生成する磁場から離間可能に設置され、離間された流通槽の被処理水導出口から洗浄水又は高圧空気を注入バブリングすることによりフィルターに付着した浮遊固形物を洗浄回収することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気分離装置。
【請求項５】
前記フィルターユニットのバルク超電導体は、対向配置されたバルク超電導体中心軸からこれに平行な方向にバルク超電導体を互いに移動してその間の距離を離間させ、バルク超電導体の生成する磁場から離間された流通槽の被処理水導出口から洗浄水又は高圧空気を注入バブリングすることによりフィルターに付着した浮遊固形物を洗浄回収することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として、被処理水中の被分離物質（以下汚濁物という）を磁性体粒子を含む凝集剤により磁性を持つ浮遊固形物とし、被処理水の流れの中で、磁力により被処理水から浮遊固形物を分離する磁気分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被処理水中から富栄養化した汚泥などの汚濁物を回収する方法として、汚濁物に磁性体微粒子を含む凝集剤を添加し磁性を持つ浮遊固形物（フロック）として、非磁性材料からなる導管内に導き、導管を挟んで同極を対向させて配置させた超電導バルク磁石を配置し、その磁場に流路を遮るようにフィルターを配置して浮遊物回収領域を設ける方法が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
図５は、特許文献１の発明の実施の形態である。図において４１は被処理水が導かれる導管、１は、導管４１を挟むように設けられたバルク超電導体、８ａは導管４１内に設けられた感磁性対からなるフィルターである。４０は、浮遊物回収領域を示す。
【０００４】
この発明では、導管内を流れる被処理水のすべてに対して浮遊固形物を捕捉することができ、さらに従来の低温超電導ソレノイドに対して小型化でき、バルク超電導体の導管に対する離接動作で磁場の発生・消滅を瞬時に行えるためにフィルター洗浄などの作業中断を短時間とすることができる効果があった。
【０００５】
しかし、特許文献１の発明は、対向させたバルク超電導体の反発によって得られる磁力線の一部を利用している構造であった。すなわち、この発明では、導管４１に面した磁場のみを利用しており、導管４１断面積のフィルターのみが利用されている磁場となっていた。このため処理水量が限られてしまう問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００３−８０１０８号公報（第２，３頁、図第１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、バルク超電導体の磁極面の全周に対して浮遊固形物捕捉の磁場空間を形成し、広い空間で浮遊固形物を捕捉する磁気分離装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の磁気分離装置は、被処理水中の被分離物質を磁性体粒子を含む凝集剤で磁性を持つ浮遊固形物とし、被処理水の流れの中で、磁力により被処理水から浮遊固形物を分離する磁気分離装置において、
被処理水が流入する非磁性材料からなる流通槽内の被処理水の流れを挟んで同極に着磁された一対のバルク超電導体を対向して配置し、前記対向して配置されたバルク超電導体中心軸と同軸となるように感磁性体からなる円筒或いは円柱状のフィルターを前記流通槽内に設置して前記流通槽内を仕切り、前記フィルターの内外で被処理水の導入口及び導出口を設けたフィルターユニットを構成したことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、同極に着磁されて対向して配置されたバルク超電導体からの磁力線により、同軸に配置された筒状のフィルターの全周に磁場が印加され、浮遊固形物を大きな磁力で捕捉することができる。このため、従来はバルク超電導体からの磁力線の一部が導水管の断面積に相当する磁気フィルターに作用していた構造に対し、少なくとも３倍のフィルター面積として、処理水の浮遊物捕捉面積を増加することができる。
【００１０】
また、前記フィルターユニットは、共通の流通槽内に複数個設置されていて、隣接するフィルターユニットのバルク超電導体の対極は、互いに異極であることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、隣接する２組の磁極間の磁場が重畳され、フィルターに印加される磁場が強化されるため、浮遊固形物の捕捉・吸着がより効果的に行われる。
【００１２】
また、前記流通槽は、複数個が直列に連結されて、それぞれの槽内に設けたフィルターユニットにより、被処理水の浄化を行うことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、さらに、被処理水の処理流量を増加させることができる。また、連結された流通槽内のフィルターのメッシュの粗さを変える事により被処理水の浮遊固形物の分別回収を行うことができる。
【００１４】
また、前記フィルターユニットは、対向配置されたバルク超電導体中心軸からこれに垂直な方向に移動してバルク超電導体の生成する磁場から離間可能に設置され、離間された流通槽の被処理水導出口から洗浄水又は高圧空気を注入バブリングすることによりフィルターに付着した浮遊固形物を洗浄回収することを特徴とする。
【００１５】
また、前記フィルターユニットのバルク超電導体は、対向配置されたバルク超電導体中心軸からこれに平行な方向にバルク超電導体を互いに移動してその間の距離を離間させ、バルク超電導体の生成する磁場から離間された流通槽の被処理水導出口から洗浄水又は高圧空気を注入バブリングすることによりフィルターに付着した浮遊固形物を洗浄回収することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、バルク超電導体の磁場からフィルターユニットを離間させ、容易にフィルターユニットに働く磁場を弱めることができる、このため、短時間で浮遊固形物を洗浄回収することができる。また、バルク超電導体の消磁、励磁工程が不要であるため、すぐに浮遊物回収運転に戻ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基き詳細に説明する。図１は、本発明の磁気分離装置の一実施の形態を示し、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１８】
本発明の磁気分離装置１００は、フィルターユニット２０を挟んで同極に着磁された一対のバルク超電導体１が対向して配置されている。
【００１９】
前記フィルターユニット２０は、被処理水が導入される配管５が導入口４ａに接続された流通槽４と、流通槽４内部を仕切るように設けられた感磁性体からなる円筒或いは円柱状のフィルター８と、該フィルター８の内部に導出口４ｂが開口された配管９とから構成されている。フィルター８の実施の形態として円筒状のメッシュを図示したが、中心までメッシュで構成した円柱状フィルター或いは円板状フィルターを複数枚重ねて構成してもよい。
【００２０】
前記フィルターユニット２０は、配管５から導かれた被処理水が導入口４ａから流通槽４に注入され、網状の空隙のあるフィルター８を通過してフィルター８中央の導出口４ｂから配管９へ流れるように構成されている。説明の都合上配管５に導入口４ａ、配管９に導出口４ｂとしたが、逆の流れとして運用することも可能である。
【００２１】
前記バルク超電導体１は、真空容器２内に断熱収納されて、冷凍機に接続された冷凍機接続部材２ａ上に載置固定されて超電導温度に冷却され、励磁された状態を保持するようにされている。
【００２２】
この配置では、対向配置されたバルク超電導体１の磁力線３は、互いに反発し、水平方向には放射状に生成され強力な磁場によりフィルター８の全周に高勾配の磁場分布を発生させる。
【００２３】
次に図１のＡ−Ａ断面を示す図２を用いて被処理水の流れと浮遊固形物Ｆの分離作用を中心に説明する。
【００２４】
対向して配置された真空容器２に収容された１対の同極に着磁されたバルク超電導体１は、反発により得られる磁極面に平行な磁力線３が生成される。このためバルク超電導体１と同軸に配置された円筒状のフィルター８には、放射状に全体に磁場が印加され、フィルター８は高勾配磁場となっている。図２では、磁場の印加状態を矢印で示す。
【００２５】
磁性を有する浮遊固形物Ｆを含む被処理水６は、配管５を通じて流通槽４内に流れ込み、流通槽４全体を満たし、内部の筒状のフィルター８の外周からメッシュを通過してフィルター内部に流れようとする。このとき、被処理水６中の磁性を与えられている浮遊固形物Ｆは、強力な高勾配磁場となっているフィルター８のメッシュに捕捉され、被処理水６から分離される。
【００２６】
浮遊固形物Ｆが漉し取られた被処理水６は、フィルター８内部の導出口４ｂから配管９を通って濾過水１０（矢印）が回収される。
【００２７】
この方法によれば、円筒形のフィルター８全周に強力な急勾配の磁場分布を生じさせるため、広い面積のメッシュで分離させ浄化することが可能となる。このため、従来の磁場が印加される領域が狭いために処理水量に限界があった磁気分離装置の欠点を解決することができる。
【００２８】
また、急勾配の磁場分布を生じさせることができるため、強磁性体はもとより、常磁性体についても、分離させ浄化することが可能となる。
【００２９】
次に、フィルター８に捕捉された浮遊固形物Ｆなどの磁性物質を回収する方法について説明する。
【００３０】
本発明の磁気分離装置１００は、対向配置されたバルク超電導体１が収容された真空容器２、２の間にフィルターユニット２０が配置されており、真空容器２或いはフィルターユニット２０のいずれかを移動可能に設置することが容易である。
【００３１】
例えば、フィルターユニット２０の配管５、配管９にフレキシブルパイプを連結してフィルターユニット２０をバルク超電導体１の中心軸から離れるように移動可能に設置し、図１に示す矢印にフィルターユニット２０を移動させバルク超電導体１の生成する磁場から離間させることにより、フィルター８の磁場を容易に、短時間で減少或いは消滅させることができる。
【００３２】
フィルター８の磁場を消滅させた状態で、導出口４ｂから洗浄水及び／又は高圧空気を注入して洗浄・バブリングすることにより導出口４ａ側から捕捉した浮遊固形物を回収することができる。
【００３３】
この回収のためには、配管９に洗浄水、高圧空気の注入バルブを設け、配管５に浮遊固形物Ｆの回収用バルブを設けることとなるが、図示を省略する。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態を図３及び図４を用いて説明する。図３は、共通の流通槽内に複数のフィルターユニットを設けた磁気分離装置の断面図である。図１、図２と同様な構造、機能の構成については同符号を付して説明を省略する。
【００３５】
この磁気分離装置１００Ａは、流通槽４Ａ内に、二つのフィルターユニット８、８′を設け、流通槽４Ａの一方には配管５が接続され導出口５ａから被処理水６が注入されるようになされている。
【００３６】
また、流通槽４Ａを挟んで、２組の対向するバルク超電導体１が収容された真空容器２が配列に配置されて、２組のフィルター８に磁場を印加する構成とされている。
【００３７】
ここで、２組のバルク超電導体１は、それぞれ同極に着磁されているが、隣接する組は、互いに異極となるように着磁されている。図示した実施の形態では、真空容器２内のバルク超電導体１は、Ｓ極が対向するように配置され、これと隣接する真空容器２′内のバルク超電導体１は、Ｎ極が対向するように配置されている。
【００３８】
この配置によれば、２組の磁極間の磁場が重畳されてフィルター８が配置された磁場がさらに強化され、高い勾配の磁場を生成することができる。このため、１組の場合よりフィルター８の吸着力を強くすることができる。
【００３９】
図４は、図３のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。配管５から導かれた被処理水６は、フィルター８、８′で浮遊固形物を漉し取られて、フィルター８，８′内に開口している配管９，９′から濾過水１０として回収される。
【００４０】
ここで、流通槽４Ａの配管５の反対側の一方に、配管５′を設け、さらに第２、第ｎの流通槽を直列に連結することができる。配管５′はを設けず単独とすることも勿論であるが、連結した場合も終端の磁気分離装置には配管５′は設けない。
【００４１】
図示しないが、一つの流通槽４Ａ内に、２組以上のフィルターユニット２０を設けることができる。また、連結された流通槽内のフィルターのメッシュの粗さを変える事により被処理水の浮遊固形物の分別回収を行うことができる。
【００４２】
【発明の効果】
この発明によれば、磁極からの磁場を有効に利用することができるため、磁気分離の処理量を大幅に増加させることができる。
【００４３】
また、フィルターユニットを並列に複数設けることにより、隣接する２組の磁極間の磁場が重畳され、フィルターの磁場が強化されるため、浮遊固形物の捕捉・吸着がより効果的に行われる。
【００４４】
さらに、流通槽を複数個直列に連結することによれば、被処理水の処理流量を増加させることができる。また、連結された流通槽内のフィルターのメッシュの粗さを変える事により被処理水の浮遊固形物の分別回収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気分離装置の断面を示す模式図である。
【図２】本発明の磁気分離装置の断面図で、図１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。
【図３】本発明の別の実施の形態を示す模式図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面を示す模式図である。
【図５】従来の磁気分離装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１    バルク超電導体
２    真空容器
２ａ  冷凍機接続部材
３    磁力線
４、４Ａ  流通槽
４ａ  導入口
４ｂ  導出口
５、５′  配管
８、８′  フィルタ
９、９′  配管
１０    濾過水
２０    フィルターユニット
１００、１００Ａ  磁気分離装置
Ｆ    浮遊固形物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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